資源簡介

(共34張PPT)
第7單元 第2課
設(shè)計算法
（黔教版）五年級
下
1
核心素養(yǎng)目標(biāo)
3
新知講解
5
拓展延伸
7
板書設(shè)計
2
新知導(dǎo)入
4
課堂練習(xí)
6
課堂總結(jié)
課后作業(yè)
8
01
核心素養(yǎng)目標(biāo)
信息意識
計算思維
數(shù)字化學(xué)習(xí)與創(chuàng)新
信息社會責(zé)任
不僅要運(yùn)用科技提升垃圾分類的效率，還要關(guān)注環(huán)保和社會福利。例如，垃圾分類的普及和優(yōu)化，能夠減少垃圾對環(huán)境的污染等。
能通過設(shè)計新型算法在垃圾分類過程中，創(chuàng)新的數(shù)字化技術(shù)（如智能垃圾桶、垃圾分類APP等）提升垃圾分類精度和效率。
會根據(jù)算法的計算思維，設(shè)計合理的算法幫助系統(tǒng)進(jìn)行垃圾的快速分類，從而提高日常生活中的垃圾分類效率。
能識別垃圾分類過程中所需要的數(shù)據(jù)類型、收集和分析信息的方式，以及如何利用這些信息優(yōu)化垃圾處理和分類效率。
02
新知導(dǎo)入
活動背景
我想用算法來解決垃圾分類的問題，應(yīng)該如何做呢
先分析解決問題的步驟，然后用自然語言或者流程圖將其描述出來。
我們可以借鑒日常生活中解決問題的方式，先分析問題，有所發(fā)現(xiàn)后總結(jié)規(guī)律，從而為算法設(shè)計提供思路。
02
新知導(dǎo)入
03
新知講解
算法是指一系列解決問題的步驟或規(guī)則，它通過輸入數(shù)據(jù)，經(jīng)過一系列特定的操作，最終得到所需的輸出。簡單來說，算法就是解決問題的方法和過程。
小科提示
03
新知講解
常見的算法有排序算法（如快速排序、歸并排序），查找算法（如二分查找），圖算法（如深度優(yōu)先搜索、廣度優(yōu)先搜索）等。
小科提示
03
新知講解
活動：設(shè)計垃圾類型查詢算法
1.四人一組體驗(yàn)查詢過程(圖7-2-1)。兩人輪流提問，詢問某垃圾的類別，另外兩人從分類圖中查找并告知該垃圾的類別。
圖7-2-1 垃圾類型查詢體驗(yàn)
如果提問的內(nèi)容不在分類圖中，可以將其補(bǔ)充到分類圖中。
03
新知講解
2.回顧上述垃圾類型查詢的過程，想一想可分成幾步 如果要使用計算機(jī)實(shí)現(xiàn)查詢功能，你能試著描述垃圾類型查詢的算法嗎
數(shù)據(jù)準(zhǔn)備：準(zhǔn)備一個包含垃圾種類及其對應(yīng)分類的數(shù)據(jù)庫或圖結(jié)構(gòu)。每個垃圾種類都有一個明確的分類標(biāo)簽。
輸入：用戶通過查詢垃圾的名稱、特征、屬性等來尋找垃圾的類別。
分類查詢：用戶可以通過選擇某個特征或分類標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行查詢，或者根據(jù)一組規(guī)則篩選出合適的分類。
輸出：系統(tǒng)根據(jù)查詢的條件返回該垃圾的分類，例如可回收物、有害垃圾、濕垃圾或干垃圾等。
更新和維護(hù)：隨著垃圾種類的增加或改變，系統(tǒng)可以通過更新分類數(shù)據(jù)來確保準(zhǔn)確性。
03
新知講解
實(shí)際生活中，我們遇到難以分類的垃圾，可以先查看分類圖，然后再做判斷。實(shí)際生活中的問題求解有助于算法的發(fā)現(xiàn)與構(gòu)造。
03
新知講解
1. 可回收物：包括紙類（舊報紙、紙箱）、塑料（塑料瓶、塑料袋）、玻璃（玻璃瓶、玻璃制品）和金屬（鋁罐、鐵罐）等可以再利用的材料。
2. 有害垃圾：包括有毒、有害的物品，如電池、過期藥品、油漆桶、熒光燈管等。
小科提示
03
新知講解
3. 濕垃圾（廚余垃圾）：包括食物殘渣、果皮、蔬菜根葉等有機(jī)廢棄物。
4. 干垃圾（其他垃圾）：包括不可回收、不含有害物質(zhì)的垃圾，如破損的陶瓷、破損的玻璃、衛(wèi)生紙、破布等。
小科提示
03
新知講解
活動：設(shè)計模擬投放垃圾算法
1.兩人一組玩模擬投放垃圾游戲(圖7-2-2)。準(zhǔn)備10張寫有垃圾名稱的卡片及4張垃圾箱圖片，甲同學(xué)負(fù)責(zé)投放垃圾，乙同學(xué)負(fù)責(zé)判斷并記錄得分。每正確投放1個垃圾，得1分;否則提示投放錯誤。游戲結(jié)束后，如果得分為滿分，則宣布甲同學(xué)挑戰(zhàn)成功，否則宣布其挑戰(zhàn)失敗。
03
新知講解
圖7-2-2 模擬投放垃圾游戲
03
新知講解
可回收物：玻璃瓶（屬于玻璃類）、舊報紙舊課本（紙類）外賣盒子。
有害垃圾：過期藥品、紐扣電池、干電池。
濕垃圾：雞翅骨頭（屬于食物殘渣）、剩飯剩菜（有機(jī)廢棄物）。
干垃圾：餐巾紙（如果是臟的，不能回收）。
小科提示
03
新知講解
2.模擬投放垃圾游戲由哪些步驟組成 請嘗試描述模擬投放垃圾游戲的算法。
模擬投放垃圾算法
第1步：準(zhǔn)備4種類別的垃圾箱，10種不同的廢棄物；
第2步：準(zhǔn)備一張紙，用于記錄得分；
第3步：輸入垃圾類型，首先用戶需要輸入垃圾的類型，可以是紙類、塑料類、玻璃類等。
第4步：判斷垃圾分類規(guī)則，根據(jù)輸入的垃圾類型，判斷其屬于可回收物、有害垃圾、濕垃圾或干垃圾。
03
新知講解
2.模擬投放垃圾游戲由哪些步驟組成 請嘗試描述模擬投放垃圾游戲的算法。
模擬投放垃圾算法
第5步：匹配投放分類，根據(jù)分類結(jié)果，確定應(yīng)投放到的垃圾桶。例如：可回收物投放到藍(lán)色桶，有害垃圾投放到紅色桶等。
第6步：確認(rèn)投放，提示用戶是否將垃圾正確投放，如果確認(rèn)正確則進(jìn)入下一步。
第7步：記錄和反饋，記錄垃圾分類結(jié)果，并給出相應(yīng)的反饋，幫助用戶了解自己的投放是否正確。
03
新知講解
設(shè)計算法需要我們認(rèn)真研究問題，并經(jīng)歷綜合分析、認(rèn)真構(gòu)思、仔細(xì)設(shè)計、耐心調(diào)整等環(huán)節(jié)。
03
新知講解
活動：展示與比較算法
在組內(nèi)展示自己的想法，比較各種算法的優(yōu)點(diǎn)。
算法1 (1~5分) 算法 2 (1~5分) 算法 3
(1~5分）
算法描述是否正確 2 3 4
算法是否易于理解 1 3.5 2
算法是否計算準(zhǔn)確 3 4.5 2
03
新知講解
有些算法受限于時間或者技術(shù)難度，往往難以實(shí)現(xiàn)，這時需要綜合各種因素，選出最佳算法。
04
課堂練習(xí)
一、選擇題
1、以下哪項(xiàng)不是垃圾分類的主要目標(biāo)？（ ）
A.加速垃圾的填埋 B.提高垃圾的再利用率
C.減少垃圾產(chǎn)生 D.降低垃圾對環(huán)境的污染
2、垃圾分類算法常用的機(jī)器學(xué)習(xí)方法是？（ ）
A.線性回歸 B.支持向量機(jī)(SVM)
C.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) D.快速傅里葉變換
A
B
04
課堂練習(xí)
3、在垃圾分類的實(shí)際應(yīng)用中，AI模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)集一般包括？（ ）
A.分類垃圾的圖片 B.用戶偏好數(shù)據(jù)
C.使用者的個人信息 D.社會經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)
二、判斷題
1、垃圾分類可通過傳統(tǒng)的規(guī)則算法來解決，無需深度學(xué)習(xí)模型。（ ）
2、垃圾分類算法的性能與數(shù)據(jù)集的大小和質(zhì)量密切相關(guān)。（ ）
3、可回收物包括報紙、紙箱、玻璃瓶等。（ ）
A
√
X
√
04
課堂練習(xí)
三、操作題
請使用Python語言和OpenCV或Pillow庫設(shè)計一個垃圾分類的簡單框架。
要求：
輸入為垃圾圖片；根據(jù)圖片特征（如顏色、形狀等）分類為可回收物、濕垃圾、干垃圾、有害垃圾； 輸出分類結(jié)果。
04
課堂練習(xí)
三、操作題
05
拓展延伸
算法的基本流程
輸入階段：獲取問題所需要的輸入數(shù)據(jù)。
處理階段：根據(jù)問題的要求，對輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列計算或操作。
輸出階段：根據(jù)處理結(jié)果輸出所需的解答或結(jié)果。
終止條件：算法的執(zhí)行需要有終止條件，當(dāng)達(dá)成條件時，算法結(jié)束。
05
拓展延伸
算法的特性
有明確的輸入和輸出：算法的輸入是特定的數(shù)據(jù)或信息，經(jīng)過一定的處理后會得到輸出結(jié)果。
確定性：算法在執(zhí)行的每一步都有確定的操作，結(jié)果是可預(yù)測的。
有限性：一個有效的算法必須在有限的步驟內(nèi)完成任務(wù)，避免無休止的循環(huán)。
05
拓展延伸
算法的特性
有效性：算法中的每個步驟都必須能夠有效地執(zhí)行，即可以在有限的時間內(nèi)完成。
可理解性：算法的邏輯應(yīng)該是清晰和易于理解的。
優(yōu)化性：一個優(yōu)秀的算法應(yīng)盡可能地減少計算資源的消耗，如時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。
05
拓展延伸
設(shè)計算法解決實(shí)際問題的案例
自動駕駛汽車：通過圖像識別、深度學(xué)習(xí)算法等技術(shù)，自動駕駛汽車可以判斷交通信號、道路狀況以及其他障礙物，從而實(shí)現(xiàn)自動駕駛。
個性化推薦系統(tǒng)：例如，Netflix、YouTube、淘寶等平臺利用推薦算法根據(jù)用戶的興趣和行為，推送個性化的內(nèi)容和商品，提高用戶的滿意度和平臺的盈利能力。
05
拓展延伸
設(shè)計算法解決實(shí)際問題的案例
語音識別與翻譯：像Siri、Google Assistant等語音助手，通過語音識別算法和自然語言處理算法，能夠識別并理解用戶的語音指令，實(shí)現(xiàn)與設(shè)備的智能交互。
醫(yī)療影像分析：通過深度學(xué)習(xí)算法分析醫(yī)學(xué)影像，能夠更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)病變，提高診斷效率和準(zhǔn)確性，幫助醫(yī)生做出更好的決策。
06
課堂總結(jié)
1
引入新知內(nèi)容
設(shè)計算法
2
設(shè)計垃圾類型查詢算法
3
設(shè)計模擬投放垃圾算法
4
完成活動展示和課堂練習(xí)
5
進(jìn)行相關(guān)知識拓展
1
2
3
4
5
07
板書設(shè)計
設(shè)計算法
1、進(jìn)行新知引入
2、設(shè)計垃圾類型查詢算法
3、設(shè)計模擬投放垃圾算法
4、完成活動展示和課堂練習(xí)
5、進(jìn)行知識拓展
課后作業(yè)。
1、設(shè)計垃圾分類的智能推薦系統(tǒng)。
08
課后作業(yè)
1、設(shè)計并編寫一個垃圾分類的智能推薦系統(tǒng)，根據(jù)用戶上傳的垃圾信息，給出分類建議。
```python
def classify_garbage(item):
recyclable_items = ["plastic", "paper", "glass"]
non_recyclable_items = ["food", "wet waste", "styrofoam"]
if item in recyclable_items:
return "可回收垃圾"
elif item in non_recyclable_items:
return "不可回收垃圾"
else:
return "無法識別垃圾類型"
# 測試示例 print(classify_garbage("plastic")) # 輸出：可回收垃圾 print(classify_garbage("food")) # 輸出：不可回收垃圾 ```
https://www.21cnjy.com/recruitment/home/fine

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